浊度传感器原理：CG-34浊度传感器的工作原理是什么？ 水质分析 光学浊度传感器

概述
浊度传感器是一种智能监测水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度的仪器。允许在水中的测量点进行无人值守的操作。采用自清洗设计，可清除水中附着物以及气泡聚集而影响测量结果。具有优异的抗污染能力，即使恶劣的环境长期在线监测，也不会产生灵敏度下降。
功能特点
◆采用光学技术，打破传统产品体积大、稳定性差的劣势
◆采用进口芯片，即使在低浊范围内也能保持高精度以及高可靠的水质监控
◆光纤式结构，数据信息线性度好，信号传输距离长，抗外界干扰能力强
◆红外LED光源，稳定性高
◆自动温度和环境光补偿，测量准确
◆IP68防护，可长时间水下工作
◆安装方便、反应灵敏、易于维护
工作、存储条件
工作温度：-40～85°C       工作湿度：0～100%RH
储存温度：-40～125°C      储存湿度：＜80%（无凝结）
工作原理
当一束光束射入水样时，由于水样中浊度物质使光产生散射，通过测量与入射光垂直方向的散射光强度，并与内部标定值比对，从而计算出水样中的浊度，经过线性化处理输出最终值。
技术参数
供  电：5～24V DC
测量范围：0～2000NTU
测量精度：±30NTU
分辨率：1NTU
防护等级：IP68
压力范围：＜0.4MPa
信号输出：
电压型： 0～2V ， 0.4～2V
电流型： 4～20mA，0～20mA
RS485型：MODBUS-RTU
自动清洁：需选配
适用范围
可广泛应用于电厂、化工化肥、冶金、环境保护、制药、生化、食品、自来水、实验室及野外实地对水样浑浊度的测试。
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浊度传感器原理：应用于水质浊度监控传感器的工作原理

原标题：应用于水质浊度监控传感器的工作原理

浊度传感器是一种专门用于家电产品的低成本传感器，主要用于洗衣机、洗碗机等产品的水污浊程度的测量。通过测量水的污浊程度来判断所洗物品洁净程度，从而确定最佳的洗涤时间。

浊度是由水中的悬浮颗粒引起的，悬浮颗粒会漫反射入射光，通常采用90度那个方向的散射光做为测试信号，这样测试出来的单位称为4:;。散射光与浊度符合多段线性关系，因此传感器需要多点标定。而且光源强度和温度变化均会影响测量结果的准确性。经多次实验研究和理论推算，发现散射光与透射光的比值与浊度符合线性关系。本传感器采用散射光与透射光比值代替单纯的散射光测量浊度，传感器的准确度、可靠性提高，维护更加简单，抗污性增强。

著名传感器线上商城工采网从美国Global Water公司进口了一款高度精确的浊度传感器- WQ730B，主要应用于水质测试和管理、河流监测、流测量,水库水质测试,地下水测试、水和废水处理,废水和工业控制。

该传感器的工作原理是:传感器内部是一个IR958与PT958封装的红外线对管，当光线穿过一定量的水时，光线的透过量取决于该水的污浊程度，水越污浊，透过的光就越少。光接收端把透过的光强度转换为对应的电流大小，透过的光多，电流大，反之透过的光少，电流小。通过测量接收端电流的大小，就可以计算出水的污浊程度。

浊度电流信号经过电阻R1转换为0 V~5 V电压信号，利用A/D转换器进行采样处理，单片机就可以获知当前水的污浊度。浊度传感器有3个引脚，按照电路连接就可以实现水浊度的测量。实际使用时需要通过实验获得衣物污浊程度的经验数据。

按键、显示、负载驱动、输人水位门开关信号等均为常规电路，与单片机的相应端口连接即可。负载通常用可控硅驱动。通讯接口采用单片机具有的UART接口，可以连接其他外部设备，是备用接口。这里介绍带有浊度传感器的洗衣机，通过浊度传感器检测当前衣物的脏污程度来确定衣物的洗涤时间和漂洗次数，以达到既洗净衣物，又节省水电的目的。浊度传感器连接单片机的A/D输入接口，信号直接连接即可，也可在中间串联一只1 kΩ的电阻，并联一只0.1μF的电容进行滤波。

浊度仪采用双光束光路，有二个高度对称的光学、电学通道，产生相同的感应，测差不变，在除法电路中得以抵消，使仪器具有长期稳定性和抗干扰能力;采用线性化电路，使测量结果成线性显示;采用温度补偿，模拟除法功能等电路，消除噪音等专项技术，保证了仪器的高度灵敏和优良的重现性。

如今,全自动洗衣机与已走进千家万户，其功能也越来越多，花样不断翻新。判断洗衣机性能的参数已经不再是最基本的洗净比、能耗以及耗水量等指标。通常是用户根据经验设置洗衣机的洗涤时间和漂洗次数，要让洗衣机自动处理，通常会优先满足洗净比的要求，而对能耗和耗水量的考虑则较少,造成水电的浪费。

采用浊度传感器测量衣物的污浊程度，是一个比较可行的方法，通过判断污浊程度，确定最佳的洗涤时间和漂洗次数，可以用较少的能耗和耗水量获得满足要求的洗净比。返回搜狐，查看更多

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浊度传感器原理：浊度传感器的工作原理是什么？

浊度即水的混浊程度,由水中含有微量不溶性悬浮物质、胶体物质所致。悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度可以用浊度表示。水中含有泥土、粉尘、微细有机物、浮游动物和其他微生物等悬浮物和胶体物都可使水中呈现浊度。
禹山浊度传感器代用90°散射光原理。由光源发出的平行光束通过溶液时,一部分被吸收和散射,另一部分透过溶液。与入射光成90°方向的散射光强度符合雷莱公式:其中:在入射光恒定条件下,在一定浊度范围内,散射光强度与溶液的混浊度成正比。上式可表示为:根据这一公式,可以通过测量水样中微粒的散射光强度来测量水样的浊度。
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浊度传感器原理：设计检测河水浊度的传感器（2015.3）

随着城市的发展，水资源问题越来越成为我们关注的焦点，洞庭湖蓝藻事件，造纸厂偷排污水，建筑工地偷排泥浆……这些新闻无一不牵动着人们的心。因为学校身处三垟湿地旁，我们曾多次发现河水被偷排了建筑泥浆，浑浊不堪。据说不良企业甚至会使用船只在夜里偷偷排放泥浆，环保部门的确难以管理。
通过互联网搜索，我发现如今的河水浊度监测设备动辄过万，而且水质监测一般以实验室检测为主，但这种人工采集的形式不能实时了解水质信息，难以防范不法分子的行为。能否利用网络，在湿地区域里选择多个无人监测点，实现实时监测河水的浑浊度？
一、浊度传感器的设计
要监测河水浊度，首先需要河水浊度的传感器。在淘宝上能找到的浊度传感器，要么是数千元，甚至上万元的传感器探头，要么是数十元的洗衣机、洗碗机专用的污水传感器，如下图。
洗衣机专用的浊度传感器
通过文献查找，水质浊度检查一般都使用超声，测量超声信号在不同水样中的衰减；也有利用比浊法原理，通过测量水样中微粒的散射光强度来实现的。毫无疑问，洗衣机专用的浊度传感器就是利用后面的原理。但是因为这种传感器光源和敏感电阻的间距过小，仅1-2CM，对水质浊度的变化不敏感，只能在洗衣机、洗碗机中检测污水，用在河水的日常检测就不合适了。
其实，自己动手做一个浊度传感器并不复杂。动手能力好的，可以用一个LED、光敏电阻和几个电阻，接好线就行。简要的电路如图所示，核心是采用高亮LED作为光源，用光敏电阻监测光强度。电路中R1和R2形成一个分压电路，在input端可以测出R2两端的电压，而这一电压是由R2受到的光照强度决定的。
浊度传感器的电路
慢着，这个电路怎么这么眼熟，不就是在传统的环境光传感器上加了个LED吗？对啊，其实，给普通的光敏电阻加上恒定的光源就是一个浊度传感器了。如果光敏电阻的阻值发生变化，肯定是水里有微粒阻挡了光线的通过。我们自己做的传感器，好处就在于可以自定义光源和光敏电阻之间的距离，以达到最佳的检测效果。
明白了这个道理，我们甚至不用自己画电路、接线来制作传感器了。找个普通的环境光传感器，外加一个LED直射就可以了。当然，你也可以找个常见的灰度传感器来修改，把上面的LED焊下来，把接线延长就可以了。灰度传感器依靠光线反射而获得物体表面的信息，浊度传感器则靠光线通过来得到水样的透光率，原理是一致的。
常见的灰度传感器
为了容易安放，我们设计了两个相互垂直的同心圆环探头来固定传感器，同心环内部空心，方便铺设光敏模块的电路。然后实用热熔胶和其他防水材料封闭缝隙，防止线路进水。我们最终设计的传感器，LED灯与光敏电阻相隔8cm。同样，为了数据更加准确，一个传感器中有两组光源和光敏电阻，通过两个方向的光敏电阻测量，取平均值，可得到较准确的数据。
浊度传感器示意图
注：T2，T3为两个LED放置位置，R2，R3分别为相对应的光敏接收探头（光敏电阻），T1，R1清洗装置的安装位置。
LED灯与光敏电阻相隔为什么是8cm？传感器在水里什么位置比较敏感？我们也通过多次的实验测试，经过统计分析得出这一结论。我们的试验记录表设计如下，最终确定传感器的最佳固定位置为水下60CM左右。
二、检测代码的编写
核心控制板方面，我们当然选择Arduino。浊度传感器通过模拟口接入到Arduino控制板。因为这个浊度传感器设置两个发射和接收模块，需要占用两个模拟口，然后由控制板对这两个数据进行取平均值处理，测试代码如下：
int _ABVAR_1_z1=0 ;
int _ABVAR_2_z2=0 ;
int _ABVAR_3_z=0 ;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
_ABVAR_1_z1=analogRead(1) ;
_ABVAR_2_z2=analogRead(2) ;
_ABVAR_3_z=( ( _ABVAR_1_z1 + _ABVAR_2_z2 ) / 2 ) ;
Serial.print(_ABVAR_3_z);
Serial.println();
}
代码很简单，用ArduBlcok也能编写，参考代码如下：
ArduBlock代码
要监测河水浊度，传感器设计仅仅是第一步，还需要将数据实时上传到服务器，进行监测和分析。虽然Yeelink、乐联网和DFrobot厂商等都提供了物联网平台，可以将传感器数据直接上传到这些网络平台，即可快速实现实时监测的目的。但是利用这些平台，数据毕竟在他人的平台，如果要深入研究，还是要自己写个数据采集系统比较合适。于是我们用VB编写了一个采集数据的客户端，将数据存在数据库中。此外，为了方便查询，还写了WEB查询界面。
数据采集的客户端
WEB查询界面
三、传感器的效果测试
我们制作了浊度传感器，并且在学校周边的水域做了水质监控的实验。按照之前的研究结果，我们将浊度传感器安装在水下60CM处，监测设备的Arduino主板及太阳能电池板等安装在水面以上，通过水中木桩或其他方式固定在水面上。由于我们选择的数传模块传输距离可达数百米，所以数据采集的电脑就安置在附近建筑物内，数据采集非常稳定。
我们的水质监测点
四、知识拓展
设计一款传感器，其实并不是一件很困难的事情。利用现有的传感器，修改、更换其某些关键部件或者结构，或许就能实现其他的用途。仅仅光敏电阻能感知光照的这一原理，还可以用在很多方面，除了灰度、浊度检测外，还能用在灰尘（颗粒物）检测、转速测量等方面。“物联天下，传感先行”。物联网时代，传感器是核心应用，将渗透于未来生活的各个层面。让学生研究传感器的设计，当然是很有必要的。
本文为中国信息技术教育的“生活技术探究”专栏第三篇文章，由我和我的学生涂郁潇颖合作。